双半球测头测量螺杆转子型线的探讨

螺杆转子型线直接影响螺杆压缩机的性能。球形测头测量螺杆转子型线时,由于测量接触点与测头球心不在同一平面内,必须进行测头半径三维补偿,运算量大。用半球测头测量时,调整装置会影响测量精度。采用双半球测头测量转子型线,在不需要调整装置的前提下,保证了接触点与球心在同一平面内,简化了测量和数据处理过程,提高了测量精度。     

基于薄片测头的外形几何测量及其数据还原方法

提出应用薄片圆盘滚动接触头,采用扫描测量的方法测量复杂表面几何形体.减小因接触头厚度导致接触点变化而产生的误差,可以实现对空间三维曲面体进行连续测量,提高表面测量的精度和速度.通过对薄片圆盘滚动接触头的中心轨迹求得法线方向,并沿着法线内移一个薄片圆盘滚动接触头半径距离的点即为接触头与被测表面的实际接触点.根据接触点得到被测表面实际几何点云数据,进行三维造型的重构或进行三维图形的显示等工作.以鞋楦的测量为例加以说明,并制造了用于鞋楦外形的测量设备,取得了满意的结果.     

双半球测头测量螺杆转子型线

螺杆转子型线直接影响螺杆压缩机性能。球形测头测量螺杆转子型线时,由于测量接触点与测头球心不在同一平面内,必须进行测头半径三维补偿,其运算量大,当螺杆转子CAD模型未知时,很难建立测头半径三维补偿数学模型。采用半球测头测量时,其调整装置影响测量精度。采用双半球相扣测头测量转子型线,在不需要调整装置的前提下,保证了接触点与球心在同一平面内,极大地简化了测量和数据处理过程,提高了测量精度。     

提高嵌入式时栅传感器精度的测头设计方法

为了提高嵌入式时栅传感器的测量精度,结合传感器自身的特点,从布置方式和数据处理方式两方面设计了特殊的测头结构。首先利用谐波分析确定传感器误差的主要频次,然后分别针对长短周期的误差采用多组测头对径和间隔特定空间角度的测头布置方式,测头之间采用数字量相加的数据处理方式,最后通过实验验证了这种测头结构和数据处理方式的有效性。结果表明,与单测头结构相比,这种方式将长周期误差降低了75%,短周期误差降低了83.6%,更有效地提高了嵌入式时栅传感器的测量精度。     

鞋楦曲面反求

介绍了鞋楦数据类型,母楦曲面数据检测的方法和特点,并讨论了测量头环形面与母楦的切触点不同的问题,在此基础上,提出一种数据处理方法,为测量头环形面建立了空间坐标系,并推导出相应的空间方程,最终把母楦表面离散数据点的计算,转换为射线簇和测量头环形面求交问题,利用数值分析中的二分法逐步逼近求解,从而获得母楦表面离散数据点的位置值.     

基于包络法的鞋楦表面点三维反求

鞋楦曲面的检测法采用近似求解获取鞋楦曲面数据,误差大,易导致楦面变形。利用包络法原理反求鞋楦表面数据点,将触测轮在鞋楦表面的滚动测量视为刀具对鞋楦的反复加工过程,生成的包络面替代鞋楦表面,可大大提高精度,并给出了试验验证。     

接触式测头测量中测头半径补偿的研究

数据测量是逆向工程的关键技术。采用接触式测头测量时，由于测头半径的影响，测量得到的坐标数据并不是测头所触及的表面点的坐标，而是测头中心的坐标，使得测量产生了误差。对于测头半径的影响而产生的误差进行了分析研究，提出了几种测头半径补偿的方法。     

光学非球面三坐标测量中的像散补偿

利用三坐标测量仪在光学非球面镜研磨与粗抛阶段进行面形检测时,测量结果常由于补偿程序不完善而出现像散误差。本文分析了非球面三坐标测量得到的数据,指出测量结果中出现像散误差是测头半径补偿不准确所致。然后,提出了一种离线数据处理方法对测量数据进行补偿来消除像散误差。该方法通过计算网格排列的测头中心点行和列方向的切向量得出曲面上每个点的法向矢量;根据测头半径计算出测头球心到接触点的偏移量,从而实现三坐标测量仪的三维测头半径补偿。球面样板实验显示这种方法可以将该样板测量中的像散峰谷值(PV)由4.921 9μm减小到0.065 2μm,基本消除了测量结果中的像散误差,提高了三坐标测量结果的准确度。实验结果验证了提出的三维测头半径补偿程序的有效性。     

基于综合测量的螺纹作用轴线测量方法

针对螺纹联接时轴线位置的不确定导致的工件互换性不佳、可靠性降低、制造成本增加等不良后果,基于螺纹综合测量,提出一种全新的螺纹作用轴线测量方法。采用灵活的切片式刚性牙型测头,让其环绕螺纹测量并与之紧密旋合。TESA电感测头用于采集测头姿态数据,该数据反映被测螺纹的作用中径的变化。经过数据处理获得被测螺纹的作用中径线,结合已有螺纹轴线理论,拟合被测螺纹的作用轴线。实验结果验证了该测量方法实现的可能性,测量精度在10μm内。介绍的测量方法弥补了现阶段螺纹测量领域内对螺纹轴线研究的不足。     

鞋楦数字化加工中高精度放码算法

鞋楦放码是鞋楦数字化加工的重要环节,决定了同系列不同尺寸鞋楦之间的相似度,最终关系到鞋楦生产质量。分析了传统机械靠模放码方法和鞋楦测头中心数据放码方法的原理,确定了放码误差的产生原因,由此提出一种高精度的鞋楦表面轮廓放码算法。该算法通过B样条偏置方法计算出鞋楦表面数据,由放码系数求得鞋楦放码后的极径增量,并通过矢量的旋转映射方法获得测点法矢方向的增量值,以得到精确的放码后鞋楦数据。仿真分析和实际应用验证了该方法的准确性。     

鞋楦CAD系统中的离散设计方法

提出鞋楦的离散设计方法，该方法通过3坐标测量机获得鞋楦表面数据，经过数据预处理、参数化和截面曲线构建等操作，得到鞋楦CAD系统中的鞋楦离散模型，为数控编程、帮样设计等后续应用所用。     

定制鞋楦的分段自适应算法

本文提出一种基于光切法扫描的规则化点云数据的鞋楦定制算法。将规则化点云拟合为NURBS曲线后,在划分的各特征段内分别根据脚型对标准鞋楦进行整体缩放以局部修改,提出了基于能量优化原则的同时修改控制点和权因子的方法,对标准鞋楦的自适应修改,以实现鞋楦数字化定制。     

基于旋转变换的鞋楦变翘曲面重构CAD技术

为推动鞋楦设计的快速化、个性化、多样化发展,提出并实现了一种基于旋转变换的鞋楦变翘曲面重构CAD技术。交互选定两变换截面,通过旋转变换将鞋楦前翘高、后翘高等参数值变换到个性化设计需求值;对变换后的鞋楦进行均化处理,实现两变换截面处的鞋楦曲面平滑过渡;对楦底腰窝部中轴线进行微调并将微调量映射到鞋楦模型上来设计与变换后鞋楦相匹配的鞋楦腰窝段。利用提出的曲面重构过程在MATLAB软件平台上设计了参数化和可视化交互式两种方法进行鞋楦变翘设计的CAD模块,其界面具有操作简单方便、易于实时编辑的特点。通过对算法实现结果的高斯曲率和体积进行分析,rhf 验证了重构后鞋楦模型能很好地保持原鞋楦的合脚性及曲面光顺性特征。     

Automatic generation of an NC machining tool-path for a 3D curve based on polar coordinates

A new tool path generation method is presented for tool radius compensation to deal with 3D curves machining on polar coordinates. An algorithm is suggested that consists of interference correcting, undercut region avoiding, and initial interference-free tool path generating. At the beginning, the numerical copy-milling machining data of the shoe last is introduced. Aside from a theoretical analysis, the feasibility of the method is demonstrated by machining a shoe last on the copy-milling machine controlled with an in-house-developed open architecture CNC. This algorithm is very practical for the space curve turning machining.     

Intermittent Process Measurement of a Freeform Surface Profile with a Circular Triangulation Laser Probe on a Machining Centre

This paper describes the development of a non-contact type system for measuring a freeform surface on a machine tool. A laser probe, model OTM-3A20 made by Wolf & Back Co., was integrated into a CNC machining centre as a non-contact sensor. An adjustment device for the laser probe was designed to minimise the cosine error caused by assembly inaccuracy. An alignment test of the measuring laser beam was carried out using a calibrated specimen. The systematic accuracy of the circular triangulation laser probe and a standard triangulation laser probe, with respect to the surface roughness, surface slope, and coating colour of the workpiece, was investigated by using an HP5529A laser interferometer system. The measuring system, which consists of a personal computer, a CNC controller of a machining centre, a Renishaw MP10 touch-trigger probe system, and the controller of the laser probe system, was integrated information-technically. Automatic measuring software was developed for the purpose of measuring path simulation, generation of NC codes, and error analysis of the measured data. The profile error of the tested object, measured by the laser probe and the coordinate measuring machine respectively was found to be within 45 μm. In this case, the tolerance of the designed part is about 50 μm, so the developed system can be applied to the inspection of mould production in bakelite according to the experimental results. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: Dr Fang-Jung Shiou, Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University of Science and Technology, No. 43, Section 4, Keelung Rd. 106 Taipei, Taiwan. E-mail: shiou@mail.ntust.edu.tw     

数值切割技术及其在鞋楦数据还原中的应用

从空间解析几何的角度出发,推导出铣刀旋转包络面的空间方程;根据鞋楦的测量与加工原理,提出了一种新的测量数据还原技术,即数值切割技术,而且定义了数字刀片的概念,并对数值切割技术的工作原理作了详细的介绍,并将其应用到鞋楦测量数据的还原中,得到鞋楦CAD软件中鞋楦离散模型,最后给出了一个应用实例。     

基于CAD/CAM软件的鞋楦逆向设计与制造

本文运用CAD/CAM软件—Geomagic Studio、CimatronE,以鞋楦逆向设计为实例,论述了点云处理、错误修复、曲面生成的方法,对样品鞋进行逆向设计及数控加工程序编制,提出了一套完整的鞋楦逆向设计及数控加工的方法,并为模具设计提供了建构复杂曲面模型的有效途径。